Fokusthema Januar 2024Leuchtende Zukunft: Europas Vorstoß in die Photonik-Ära – Herausforderungen und Chancen für Industrie 4.0

Autor: Steve Bageritz, Steinbeis Europa Zentrum

In der technologischen Landschaft Europas ist die Photonik eine Schlüsseltechnologie, unverzichtbar in vielen Bereichen, von der Landwirtschaft bis zur Medizin. Sie ist eine wichtige Säule für die Digitalisierung und Industrie 4.0, ein pulsierendes Herzstück moderner Innovationen. Trotz ihres beeindruckenden Wachstums, das sich in der Schaffung von zahlreichen Hightech-Arbeitsplätzen in der EU manifestiert, muss sich die europäische Photonik-Industrie einer Herausforderung stellen: Sie muss im globalen Wettbewerb mithalten, um ihre Position an der Spitze zu behaupten. Deutlich erkennbar ist der Ruf nach verstärkten Investitionen, denn nur so kann Europa in diesem wichtigen Wirtschaftszweig seine Wettbewerbsfähigkeit sicherstellen und Forschung und Innovation weiterhin voranbringen.

Der Marktwert der Photonikbranche in Europa ist enorm gestiegen; von 76 Milliarden Euro im Jahr 2015 auf beeindruckende 103 Milliarden Euro im Jahr 2019. (Quelle: Photonics Market Data and Industry Report, Seite 35). Dies zeigt das enorme Potenzial dieser Technologie. Unterstützt durch Initiativen der Europäischen Kommission, wie Photonics21 und die Photonics Public Private Partnership, wird das Wachstum im Bereich Photonik gefördert. Die beiden Initiativen haben es sich zum Ziel gesetzt, die Forschungsaktivitäten zu intensivieren und die Implementierung photonischer Technologien in Schlüsselbereichen wie künstlicher Intelligenz und Smart Cities zu unterstützen. Dies dient nicht nur der Stärkung Europas als Zentrum der Photonik, sondern leistet auch einen wertvollen Beitrag zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen.

Auch in Baden-Württemberg wird die Bedeutung der Photonik als strategisches Zukunftsfeld erkannt. Das Projekt "Photonik und Quantentechnologien für die Industrie 4.0", das vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus gefördert wird, nimmt hier eine besondere Rolle ein. Aber auch Photonics BW, mit seinen 90 Mitgliedern aus Industrie und Forschung, darunter namhafte Unternehmen wie Carl Zeiss AG und Sick AG, treibt die Entwicklung neuer Anwendungen voran. Das starke Engagement in Forschungseinrichtungen wie dem ILM Ulm und dem Fraunhofer IPM und das Projekt "Photonik und Quantentechnologien für die Industrie 4.0" verdeutlichen, dass die Unternehmen, Forschung und die Politik in Baden-Württemberg die Innovationen in der Photonik tatkräftig unterstützen.

Aktuelle Projekte am Steinbeis Europa Zentrum

Die beiden EU-Projekte CLASCO und OPeraTIC, an denen das Steinbeis Europa Zentrum als Partner mitwirkt, leisten einen wertvollen Beitrag zu technologischen Innovationen und bringen die Schlüsseltechnologie Photonik voran. Sie sind nicht nur Treiber des europäischen Fortschritts, sondern auch für Baden-Württembergs Ambition von herausragender Bedeutung, um sich als führendes Zentrum der Photonik zu etablieren.

Das EU-Projekt CLASCO nimmt eine führende Rolle in der laserbasierten Oberflächenfunktionalisierung ein. Es wird von der EU durch das Horizont Europa Programm mit rund 4,8 Millionen Euro gefördert. Die Zusammenarbeit von 13 Partnern aus sechs Ländern trägt dazu bei, Europa in der Photonik an der Spitze zu halten. CLASCO fördert klimaneutrale und digitalisierte Fertigungstechnologien, die das Herzstück einer nachhaltigen industriellen Zukunft bilden.

Ergänzend trägt das EU-Projekt OPeraTIC maßgeblich zur Stärkung der Photonik-Initiativen in Europa bei. OPeraTIC widmet sich der Weiterentwicklung der Ultrakurzpulslaser-Technologie, eine Schlüsselkomponente für die moderne Industrieproduktion. Dieses Projekt bietet nicht nur ein gutes Testumfeld für Innovationen in der Photonik-Industrie, sondern hat auch das Potenzial die Transformation hinzu Industrie 4.0 zu beschleunigen. Die EU fördert 16 europäische Partner in OPeraTIC mit 6 Millionen Euro.

Mit Verwertung und Markteinführung liefert das Steinbeis Europa Zentrum zentrale Bausteine in den Projekten

Doch wie trägt das Steinbeis Europa Zentrum dazu bei, die Oberflächenfunktionalisierung von Teilen zu revolutionieren (CLASCO) und den Einsatz von Ultrakurzpulslasern zu fördern (OPeraTIC)?

In beiden Projekten sind wir als Projektpartner ein wichtiger Akteur, der die Brücke zwischen technologischer Innovation und praktischer Anwendung schlägt. Wir unterstützen die Projektpartner bei der Entwicklung von marktfähigen Produkten und Dienstleistungen und tragen maßgeblich zur kommerziellen Nutzung der Forschungsergebnisse in verschiedenen Industriesektoren bei.

In CLASCO sind wir für die Verwertung der Projektergebnisse innerhalb des Konsortiums zuständig. In enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden geeignete Geschäftsmodelle entwickelt, um die Markteinführung dieser bahnbrechenden Technologien zu erleichtern. Darüber hinaus spielen wir eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung der geistigen Eigentumsrechte, damit die entwickelten Technologien und Produkte den hohen Anforderungen der Industrie gerecht werden und gleichzeitig zur Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz beitragen.

In OPeraTIC, das sich auf die Nutzung von Ultrakurzpulslasern für die großmaßstäbliche Strukturierung konzentriert, übernehmen wir ebenfalls eine zentrale Rolle. Hier liegt unsere Verantwortung in der strategischen Kommunikation und der Verbreitung der Projektergebnisse sowie deren Verwertung. Das Projekt strebt die Entwicklung einer neuen Fertigungsplattform an, die den Einsatz von Ultrakurzpulslasern in der Industrie fördert und zur Steigerung der Effizienz und Nachhaltigkeit in der Produktion beiträgt. Wir sorgen dafür, dass die entwickelten Technologien und Methoden nicht nur technisch fortschrittlich sind, sondern auch marktreif und benutzerfreundlich. Das Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Ergebnisse des OPeraTIC-Projekts weithin verbreitet und für die industrielle Anwendung zugänglich gemacht werden

Photonik-Pionierarbeit am Steinbeis Europa Zentrum

In den Jahren 2008 - 2020 haben wir am Steinbeis Europa Zentrum bereits mehrere Innovationsprojekte mit Fokus Photonik durchgeführt und Handlungsempfehlungen für die europäische Innovationspolitik geliefert. Im EU-Projekt PhotonicRoadSME (2008-2010) haben wir eine Technologie-Vorausschau gemacht und Entwicklungspotenziale der Photonik für kleine und mittlere Unternehmen identifiziert. Roadmaps für photonische Technologien wurden erstellt und technologische Trends im Hinblick auf ihre Marktentwicklung identifiziert. Mit dem EU-Projekt RespiceSME (2015-2017) haben wir neue Instrumente für Cluster Manager und Unternehmensberater entwickelt und den Austausch von Best Practices im Bereich Photonik vorangetrieben.

Im Rahmen des Projekts Photonic4All (2015-2016) haben wir gemeinsam mit OptecNet Deutschland, vertreten durch Photonics BW, und weiteren Partnern aus neun Ländern verschiedene Instrumente und Veranstaltungsformate entwickelt, um drei Zielgruppen für das Thema Photonik zu sensibilisieren: junge Menschen, die breite Öffentlichkeit sowie Unternehmen. Rund eine halbe Million Menschen wurden bei insgesamt 230 Veranstaltungen informiert. Um Kinder und Jugendliche für Photonik zu begeistern, wurde eine Lern-App, Kreuzworträtsel und ein animiertes Video entwickelt sowie Kinderuniversitäten und ein Photonik Brettspiel Wettbewerb veranstaltet. Für Physiklehrer wurden Video Tutorials zu einfachen Experimenten mit Licht erstellt. Außerdem wurde ein Verzeichnis über Photonik Studiengänge in sieben EU-Ländern verfasst.

Im EU-Projekts PHABLABS 4.0 (2017-2019) arbeiteten wir gemeinsam mit Fablab Karlsruhe e.V., daran, die Photonik dauerhaft in FabLabs zu integrieren. Während der zweijährigen Projektlaufzeit nahmen über 2200 Kinder, Jugendliche und junge Erwachsene an den vielfältigen und kreativen Angeboten teil. Dadurch wurden auf besondere Weise Interesse für die MINT-Fächer geweckt sowie mögliche Berufsfelder und Karrierewege aufgezeigt. Ein besonderer Fokus lag darauf, Mädchen Naturwissenschaften und Photonik näher zu bringen.

Aktuelle Fördermöglichkeiten im Bereich Photonik

Drei spannende Förderaufrufe haben wir für Sie identifiziert, die im Rahmen des Horizont Europa Programm Clusters 4: Digital, Industry and Space, eine Schlüsselrolle in der Weiterentwicklung und Stärkung der europäischen Technologie- und Industrielandschaft spielen. Diese Aufrufe bieten Fördermöglichkeiten in den Bereichen Photonik und Raumfahrttechnologie und richten sich an Forscher, Unternehmen und Start-ups, die an der Spitze der technologischen Entwicklung stehen möchten.

Der Förderaufruf "Photonics Innovation Factory for Europe" unter dem Cluster 4: Digital, Industry and Space, öffnete am 15. November 2023 und endet am 19. März 2024. Dieser Aufruf zielt darauf ab, die Einführung von Kerntechnologien der Photonik in verschiedenen Anwendungsbereichen und Industriezweigen erheblich zu verbessern. Es soll eine nachhaltige und effiziente Ökosystemstruktur für Photonik-Innovationen in Europa von TRL 2-7 schaffen, die insbesondere KMU und Start-ups mit hohem Potenzial für Geschäftswachstum und Beschäftigung unterstützt.

Der Aufruf "Smart photonics for joint communication & sensing and access everywhere" öffnete ebenfalls am 15. November 2023 mit einer Frist bis zum 19. März 2024. Hier liegt der Fokus auf der Entwicklung von Sensoren und Methoden zur Überwachung von Kommunikationsnetzwerken und der transportierten photonischen Signale. Es sollen Licht-basierte Lösungen entwickelt werden, die gleichzeitig Daten transportieren und das Netzwerk überwachen, um dessen Sicherheit, Resilienz und Energieeffizienz zu verbessern.

Der Aufruf "Space technologies for European non-dependence and competitiveness" öffnete am 21. November 2023 und endet am 20. Februar 2024. Dieser Aufruf konzentriert sich auf die Reduzierung der Abhängigkeit von kritischen Technologien und Fähigkeiten außerhalb der EU für EU-Weltraumprogrammkomponenten. Er fördert die Entwicklung oder Wiedererlangung der europäischen Kapazität, unabhängig im Weltraum zu operieren, und stärkt die technischen Fähigkeiten und die Gesamtwettbewerbsfähigkeit europäischer Raumfahrtindustrie-Anbieter auf dem weltweiten Markt.

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Als Experten für europäische Förderprogramme unterstützen wir interessierte Organisationen bei Förderprogrammwahl, der Antragsformulierung sowie Beantragung von Fördermitteln. Mit unserer 33-jährigen Erfahrung in der Antragskonzeption und im Projektmanagement sind wir bestens gerüstet, um unsere Kunden durch den komplexen Antragsprozess zu führen und deren Erfolgschancen zu maximieren. Darüber hinaus bietet sich das Steinbeis-Europa-Zentrum auch als Partner in den Projekten an, bei denen es Projektmanagement, Innovationsmanagement, Kommunikations- und Verwertungsaktivitäten übernimmt.